上一节讲到了引导扇区的结构,这种是基于FAT12文件系统的。但是内部的引导程序却只是用打印字符串来代替,现在来加深一下代码,添加读取磁盘数据到内存的功能
这个功能需要用到BIOS中断int 13h,它的用法如下
可以看到 ah = 02h 时,int 13h 可以进行读取磁盘扇区功能。
在这里需要先了解一下磁盘的一些基础知识
磁盘由N个盘片组成,每个盘片一般有两面,一面一个磁头(head),两面都可以存储数据
磁道就是一个圈(track)
柱面就是多个磁道号相同的圈组成
扇区sector 磁道按512字节分成若干扇区,计算机对硬盘读写,是按扇区为最小单位
磁道号相同的组成一个柱面,柱面(cylinder)是硬盘分区时最小的单位, 柱面是一个环
怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
公式的由来:
扇区编号首先是0磁头0柱面按顺序编号,接着是1磁头0柱面,直到所有的0柱面编号完成,接着才回到0磁头的1柱面开始排序,这种排序的方式导致了这个公式的产生
通过下面这份代码,我们找到了loader.bin在磁盘中的根目录里面是第几个条目。
根据目录条目我们可以知道它的起始扇区(开始簇号)。这样我们需要对这个扇区号做两件事
1.把起始扇区装入内存
2.通过它找到FAT中的项,从而找到loader占用其余所有扇区
;%define _BOOT_DEBUG_ ;做Boot Sector时要注释掉 将此行打开是用来生成.com文件
%ifdef _BOOT_DEBUG_
org 0100h
%else
org 07c00h ;Boot状态 bios将把boot sector加载到0:07c00处开始执行
%endif
;===========================================================================
%ifdef _BOOT_DEBUG_
BaseOfStack equ 0100h;
%else
BaseOfStack equ 07c00h;堆栈基地址 栈底 从这个位置向低地址生长
%endif
BaseOfLoader equ 09000h ; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 段地址
OffsetOfLoader equ 0100h ; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 偏移地址
RootDirSectors equ 14 ; 根目录占用空间
SectorNoOfRootDirectory equ 19 ; Root Directory 的第一个扇区号
;===========================================================================
jmp short LABEL_START
nop
; 下面是 FAT12 磁盘的头
BS_OEMName DB 'ForrestY' ; OEM String, 必须 8 个字节
BPB_BytsPerSec DW 512 ; 每扇区字节数
BPB_SecPerClus DB 1 ; 每簇多少扇区
BPB_RsvdSecCnt DW 1 ; Boot 记录占用多少扇区
BPB_NumFATs DB 2 ; 共有多少 FAT 表
BPB_RootEntCnt DW 224 ; 根目录文件数最大值
BPB_TotSec16 DW 2880 ; 逻辑扇区总数
BPB_Media DB 0xF0 ; 媒体描述符
BPB_FATSz16 DW 9 ; 每FAT扇区数
BPB_SecPerTrk DW 18 ; 每磁道扇区数
BPB_NumHeads DW 2 ; 磁头数(面数)
BPB_HiddSec DD 0 ; 隐藏扇区数
BPB_TotSec32 DD 0 ; wTotalSectorCount为0时这个值记录扇区数
BS_DrvNum DB 0 ; 中断 13 的驱动器号
BS_Reserved1 DB 0 ; 未使用
BS_BootSig DB 29h ; 扩展引导标记 (29h)
BS_VolID DD 0 ; 卷序列号
BS_VolLab DB 'OrangeS0.02'; 卷标, 必须 11 个字节
BS_FileSysType DB 'FAT12 ' ; 文件系统类型, 必须 8个字节
LABEL_START:
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, BaseOfStack ;堆栈地址
xor ah, ah ;
xor dl, dl ;
int 13h ; 复位软驱
; 下面在 A 盘的根目录寻找 LOADER.BIN
mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory ;根目录第一个扇区号
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; 判断根目录区是不是已经读完
jz LABEL_NO_LOADERBIN ; 如果读完表示没有找到 LOADER.BIN
dec word [wRootDirSizeForLoop] ;
mov ax, BaseOfLoader
mov es, ax ; es <- BaseOfLoader
mov bx, OffsetOfLoader ; bx <- OffsetOfLoader es:bx -> 09100h
mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号
mov cl, 1 ;读一个扇区
call ReadSector
mov si, LoaderFileName ; ds:si -> "LOADER BIN"
mov di, OffsetOfLoader ; es:di -> BaseOfLoader:0100
cld
mov dx, 10h ;每个条目占32字节 那么一个扇区只有16个条目
LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN:
cmp dx, 0 ; 循环次数控制,
jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ; 如果已经读完了一个 Sector,
dec dx ; 就跳到下一个 Sector
mov cx, 11 ;loader bin总共有11个字符
LABEL_CMP_FILENAME:
cmp cx, 0
jz LABEL_FILENAME_FOUND ; 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到
dec cx
lodsb ; ds:si -> al
cmp al, byte [es:di]
jz LABEL_GO_ON
jmp LABEL_DIFFERENT ; 只要发现不一样的字符就表明本 DirectoryEntry
; 不是我们要找的 LOADER.BIN
LABEL_GO_ON:
inc di
jmp LABEL_CMP_FILENAME ; 继续循环
LABEL_DIFFERENT:
and di, 0FFE0h ; else di &= E0 为了让它指向本条目开头
add di, 20h ; 每个条目占32个字节 这是到达下一个条目
mov si, LoaderFileName ; di += 20h 下一个目录条目
jmp LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN;
LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
add word [wSectorNo], 1
jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN
LABEL_NO_LOADERBIN:
mov dh, 2 ; "No LOADER."
call DispStr ; 显示字符串
%ifdef _BOOT_DEBUG_
mov ax, 4c00h ;
int 21h ; 没有找到 LOADER.BIN, 回到 DOS
%else
jmp $ ; 没有找到 LOADER.BIN, 死循环在这里
%endif
LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 LOADER.BIN 后便来到这里继续
jmp $ ; 代码暂时停在这里
wRootDirSizeForLoop dw RootDirSectors ; Root Directory 占用的扇区数,
; 在循环中会递减至零.
wSectorNo dw 0 ; 要读取的扇区号
bOdd db 0 ; 奇数还是偶数
;字符串
LoaderFileName db "LOADER BIN", 0 ; LOADER.BIN 之文件名
; 为简化代码, 下面每个字符串的长度均为 MessageLength
MessageLength equ 9
BootMessage: db "Booting " ; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 0
Message1 db "Ready. " ; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 1
Message2 db "No LOADER" ; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 2
;============================================================================
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: DispStr
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 显示一个字符串, 函数开始时 dh 中应该是字符串序号(0-based)
DispStr:
mov ax, MessageLength
mul dh
add ax, BootMessage
mov bp, ax ;
mov ax, ds ; ES:BP = 串地址
mov es, ax ;
mov cx, MessageLength ; CX = 串长度
mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01h
mov bx, 0007h ; 页号为0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h)
mov dl, 0
int 10h ; int 10h
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 从第 ax 个 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中
ReadSector:
; -----------------------------------------------------------------------
; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
; -----------------------------------------------------------------------
; 设扇区号为 x
; ┌ 柱面号 = y >> 1
; x ┌ 商 y ┤
; -------------- => ┤ └ 磁头号 = y & 1
; 每磁道扇区数 │
; └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1
push bp ;将原来的bp保存
mov bp, sp
sub esp, 2 ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]
mov byte [bp-2], cl ;要读的扇区有多少个 cl
push bx ; 保存 bx
mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除数 每磁道扇区数 被除数是ax
div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中
inc ah ; z ++
mov cl, ah ; cl <- 起始扇区号
mov dh, al ; dh <- y
shr al, 1 ; y >> 1 (y/BPB_NumHeads)
mov ch, al ; ch <- 柱面号
and dh, 1 ; dh & 1 = 磁头号
pop bx ; 恢复 bx
; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到
mov dl, [BS_DrvNum] ; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
mov ah, 2 ; 读
mov al, byte [bp-2] ; 读 al 个扇区
int 13h
jc .GoOnReading ; 如果读取错误 CF 会被置为 1,
; 这时就不停地读, 直到正确为止
add esp, 2
pop bp
ret
times 510-($-$$) db 0 ; 填充剩下的空间,使生成的二进制代码恰好为512字节
dw 0xaa55 ; 结束标志
这份代码的作用,若是找磁盘中找到了loader.bin ,则进入死循环,若是没有找到loader.bin ,则打印一行字符 no loader 然后进入死循环
因此只需要loader.bin这个文件就行了。至于加载loader.bin到内存,放到下一节去写。